掘巷過斷層沖擊地壓防治研究

何建新 劉 杰 沈建波

（山東濟(jì)礦魯能煤電股份有限公司陽城煤礦，山東 汶上 272502）

1 概況

3304工作面運(yùn)輸順槽掘進(jìn)迎頭揭露一條斷層，經(jīng)地測(cè)科現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、打鉆等方法判斷，判定掘進(jìn)頭遇到的斷層為DF34斷層，全斷面為砂巖。斷層走向95°、傾向5°、傾角80°、落差5.5m。由于運(yùn)輸順槽遇到的斷層落差較大，煤層在迎頭前上方，因此需要后退10m挑頂按+20°上山掘進(jìn)。為做好過斷層期間以及進(jìn)入煤層后的防沖工作，做到安全施工，需采取可靠的防沖措施。

2 沖擊危險(xiǎn)性分析

根據(jù)陽城煤礦3煤沖擊傾向性鑒定報(bào)告和煤與基本頂組合性試驗(yàn)，可知3煤上部具有強(qiáng)沖擊傾向性，3煤下部與頂?shù)装鍨槿鯖_擊傾向性。掘進(jìn)迎頭揭露DF34斷層，基本頂為砂巖，因從遇到斷層到揭露3煤期間掘進(jìn)工作為破頂掘進(jìn)，故此段沖擊傾向性理論上較弱。

另根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，準(zhǔn)備或回采巷道煤巖發(fā)生明顯轉(zhuǎn)換地段，斷層的上盤發(fā)生沖擊的次數(shù)和強(qiáng)度明顯高于斷層的下盤。過DF34斷層是從上盤向下盤方向掘進(jìn)，理論預(yù)測(cè)施工過程中進(jìn)入下盤掘進(jìn)時(shí)動(dòng)力顯現(xiàn)相對(duì)上盤弱。但由于受到斷層錯(cuò)動(dòng)的影響，斷層上下兩盤前后10m的范圍煤體破碎，掘進(jìn)中頂煤的控制難度較大；另外受斷層影響煤巖轉(zhuǎn)換且為上山施工的地帶，隨掘出新空間頂板受撓動(dòng)時(shí)易出現(xiàn)板炮，傳遞到煤層時(shí)即為煤炮，此煤炮的震動(dòng)，極易將過斷層段前上方的頂煤震冒落，故在掘進(jìn)中要引起高度重視。自斷層面向前0～20m范圍內(nèi)煤巖掘進(jìn)過程中，必須在施工中加強(qiáng)防沖管理，加強(qiáng)頂板控制，加強(qiáng)放炮管理控制（不能放大炮），防止煤頂抽冒。

3 沖擊監(jiān)測(cè)預(yù)警

3.1 電磁輻射監(jiān)測(cè)預(yù)警

采用KBD5型電磁輻射監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行沖擊地壓危險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。每個(gè)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)2min，有效監(jiān)測(cè)范圍為7～22m。實(shí)驗(yàn)測(cè)定的指標(biāo)為電磁輻射強(qiáng)度值180mV，脈沖數(shù)2700，確定3304工作面指標(biāo)為電磁輻射強(qiáng)度值100mV，脈沖數(shù)1600。按該指標(biāo)的60%執(zhí)行，如果監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過臨界值（電磁輻射強(qiáng)度值60mV，脈沖數(shù)960），或者當(dāng)電磁輻射強(qiáng)度值或脈沖數(shù)出現(xiàn)異常變化趨勢(shì)，則認(rèn)為該區(qū)域存在沖擊危險(xiǎn)。

采用電磁輻射監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)比較方便快捷，人員勞動(dòng)強(qiáng)度低。缺點(diǎn)是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)誤差大，受外界電器設(shè)備和電纜等干擾嚴(yán)重，需要使用鉆屑法進(jìn)一步檢驗(yàn)。

3.2 鉆屑法監(jiān)測(cè)預(yù)警

鉆屑法檢測(cè)準(zhǔn)確性較高，每米鉆屑量和施工過程中的動(dòng)力效應(yīng)均能有效反映煤體應(yīng)力集中程度和沖擊危險(xiǎn)性程度，以便及時(shí)采取卸壓解危措施，且不受外界因素的干擾。對(duì)預(yù)計(jì)的危險(xiǎn)區(qū)域采用鉆屑法進(jìn)行危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)?？讖?2mm，孔深10m，間距5m。

采用Φ42mm的麻花鉆頭，測(cè)定3304工作面臨界煤粉量為3.96kg/m，如果鉆屑量超過臨界值或者在打鉆過程中有卡鉆、吸鉆、煤炮等動(dòng)力現(xiàn)象，表明有沖擊危險(xiǎn)。

4 沖擊危險(xiǎn)解危措施

4.1 迎頭或幫部卸壓爆破

采用深孔爆破的方式進(jìn)行超前松動(dòng)爆破，以改變煤體結(jié)構(gòu)，消除或減緩形成沖擊危險(xiǎn)的條件。對(duì)于應(yīng)力集中程度特別高的區(qū)域，特別是在應(yīng)力異常區(qū)，往往出現(xiàn)應(yīng)力二次集聚現(xiàn)象，需要反復(fù)采取檢驗(yàn)、爆破卸壓，直至解除危險(xiǎn)。

在電磁輻射和鉆屑法檢測(cè)出沖擊危險(xiǎn)后，直接利用鉆屑法檢驗(yàn)孔加深并裝藥實(shí)施爆破卸壓，直至解除沖擊危險(xiǎn)為止。

4.2 煤巷大鉆孔卸壓

在施工中，隨著掘進(jìn)進(jìn)行電磁輻射監(jiān)測(cè)和鉆屑法監(jiān)測(cè)，當(dāng)電磁輻射監(jiān)測(cè)其強(qiáng)度沒有達(dá)到臨危值的60%（電磁輻射強(qiáng)度125mV），但煤炮動(dòng)力顯現(xiàn)較為明顯，經(jīng)鉆屑鑒定其值又不超標(biāo)時(shí)，為預(yù)防沖擊，要采取打大孔卸壓的防沖措施，在形成了卸壓保護(hù)帶的前方繼續(xù)掘進(jìn)。

5 解危措施效果檢驗(yàn)

3304運(yùn)輸順槽掘進(jìn)迎頭揭露DF34斷層后，及時(shí)有效地實(shí)施了卸壓爆破等解危措施，使得掘進(jìn)迎頭應(yīng)力集中程度減小，有效降低了掘進(jìn)迎頭的沖擊危險(xiǎn)性，安全通過DF34斷層。自從2014年5月至2014年6月16日完成3304運(yùn)輸順槽的防沖解危工作后，震動(dòng)次數(shù)和能量明顯呈下降趨勢(shì)，如圖1所示。

圖1 單日震動(dòng)能量與次數(shù)的變化

6 結(jié)論

（1）從理論上分析3304工作面運(yùn)輸順槽過DF34斷層可能發(fā)生沖擊危險(xiǎn)的程度，確定斷層面向前0～20m范圍內(nèi)煤巖掘進(jìn)過程中具有發(fā)生動(dòng)力現(xiàn)象的條件。

（2采用電磁輻射和鉆屑法共同對(duì)順槽掘進(jìn)過程中沖擊危險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免了單一監(jiān)測(cè)的缺陷，提高了沖擊危險(xiǎn)預(yù)警準(zhǔn)確率。

（3）采用爆破卸壓和鉆孔卸壓相結(jié)合的方式進(jìn)行解危。解危后，每日震動(dòng)次數(shù)和能量明顯減少，有效降低了掘進(jìn)迎頭的沖擊危險(xiǎn)性，安全通過DF34斷層。